Bez tego ray tracing wyglądałby fatalnie. Sprawdziłem, jak NVIDIA i AMD walczą z „szumem”

NVIDIA DLSS i AMD Redstone obrosły w różne funkcje, a jedną z nich jest denoiser - u "Zielonych" nosi nazwę Ray Reconstruction, a u "Czerwonych" - Ray Regeneration. Obie techniki zasadniczo robią to samo, czyli usuwają szum i artefakty z grafiki generowanej za pomocą technologii ray-tracingu - przy użyciu AI.

Wypada wyjaśnić czym jest i skąd w ogóle bierze się ten "noise". Otóż ray-tracing - jak sama nazwa wskazuje - śledzi promienie światła, obliczając odbicia, załamania i cienie w sposób 100% (fizycznie) poprawny. Technologia ta jest jednak niesamowicie wymagająca sprzętowo i jej implementacja w grach zmusiła programistów do jej znacznego uproszczenia, a konkretnie stosowania mniejszej liczby promieni, co z kolei dało negatywny efekt w postaci szumu (upraszczając do maksimum - obraz jest usiany kropkami). 

Na początku więc zastępuje się symulację setek promieni słonecznych przez przybliżenia statystyczne, redukuje się próbkowanie, upraszcza geometrię, często wykorzystuje renderowanie hybrydowe, a następnie wprowadza zaawansowaną rekonstrukcję obrazu opartą na AI. 

Przejście na ray tracing wraz z technologiami jak denoising siłą rzeczy jest rewolucją w generowaniu bardziej realistycznego obrazu w grach, chociaż wśród użytkowników nie brakuje głosów, że jakość w ten sposób uzyskana wcale nie usprawiedliwia gigantycznych wymagań sprzętowych. No fajnie, że stołek w grze będzie rzucać całkowicie realistyczny cień, ale czy wersja mniej realistyczna (która działała sprawnie nawet na ziemniaku) znacząco zmienia odbiór gry? Zostawmy jednak na chwilę te rozkminy i przyjrzyjmy się temu co trzeba wiedzieć o technologiach denoisingu w grach - w wersji RR.

Na jakich kartach graficznych i w jakich grach działa NVIDIA Ray Reconstruction i AMD Ray Regeneration?

NVIDIA Ray Reconstruction (również najnowszy model F stanowiący część aktualizacji DLSS 4.5) działa na absolutnie wszystkich kartach GeForce RTX - od modeli 2000 do 5000. Na kartach RTX 2000 i RTX 3000 należy się jednak liczyć z tym, że ze względu na znacząco mniej wydajne rdzenie Tensor, może powodować lekki spadek FPS.

Lista gier wykorzystujących tę technologię może nie jest przytłaczająca, ale solidna:

• Alan Wake 2
• Avatar: Frontiers of Pandora
• Backrooms: Escape Together
• Call of Duty: Black Ops 7
• Crimson Desert
• Cyberpunk 2077
• Death Relives
• Directive 8020
• DOOM: The Dark Ages
• Enlisted
• EVERSPACE 2
• F1 25
• FBC: Firebreak
• Half-Life 2 RTX
• Hogwarts Legacy
• I Am Jesus Christ
• Incursion Red River
• Indiana Jones and the Great Circle
• Marvel’s Spider-Man 2
• NARAKA: BLADEPOINT
• NTE (Neverness to Everness)
• Portal with RTX
• PRAGMATA
• Resident Evil Requiem
• Samson
• Star Wars Outlaws
• Subliminal
• Sword of Justice
• The First Descendant
• War Thunder

Wkrótce ta technologia zawita również do 007 First Light i Control Resonant.

Z kolei AMD Ray Regeneration działa wyłącznie na kartach Radeon RX 9000, a listę gier z jej wsparciem można policzyć na palcach jednej ręki, a są to

• Call Of Duty: Black Ops 7
• Crimson Desert
• Black Myth: Wukong

Szału nie ma, a nieliczne doniesienia o przyszłych tytułach, które mają wykorzystywać tę technologię również nie nastrajają entuzjastycznie.

Bezpośrednie porównania zazwyczaj wskazują na rozwiązanie NVIDII jako dające lepszą jakość, jednak w niektórych przypadkach AMD potrafi dać lepszy obraz (np. więcej detali obrazu na większym dystansie). Również AMD wciąż pracuje nad kolejnymi odsłonami swojej technologii i w czerwcu zaprezentowano FSR Ray Regeneration w wersji 1.2.

Co poprawiają w obrazie takie technologie jak NVIDIA Ray Reconstruction, czy AMD Ray Regeneration?

Przykładowo bez tej technologii odbicia RT często są rozmyte, kolory zafałszowane, a w ruchu pojawia się ghosting i artefakty. RR (zarówno w wersji NVIDIA jak i AMD) znacząco poprawia ostrość takiego efektu i redukuje błędy w wyświetlaniu grafiki.

Czy denoisery AI zwiększają też liczbę FPS?

Jak najbardziej mogą to robić, gdy wykorzystywana jest redukcja promieni, ale… wcale nie muszą. Wszystko zależy od konkretnej gry i w niektórych tytułach po włączeniu Ray Reconstruction/Ray Regeneration zauważymy tylko lepszą jakość grafiki renderowanej przy użyciu ray tracingu, natomiast bez widocznego wzrostu wydajności.

Czy denoisery są potrzebne tylko w przypadku użycia path tracingu?

Path tracing, czyli "pełny" ray tracing (w odróżnieniu od "zwykłego" ray tracingu hybrydowego stosowanego w większości gier) oznacza nie tylko zapotrzebowanie na większą moc obliczeniową, ale też większą ilość szumu - bo po prostu wszystkie obiekty na ekranie są tworzone przy użyciu śledzenia promieni. Nie oznacza to jednak, że denoisery w przypadku hybrydowego ray tracingu są zbędne. Po prostu mają one większe znaczenie przy path tracingu.

Czy denoisery w grach z RT istniały przed wprowadzeniem Ray Reconstrution i Ray Regeneration?

Jasne, problem z usuwaniem szumu istnieje już do dawna. Wcześnie w grach korzystano choćby z takich technologii jak OptiX, ReLAX czy SVGF. Starsze denoisery musiały być jednak konfigurowano oddzielnie dla każdego efektu (odbicia czy globalnego oświetlenia). Technologie jak Ray Reconstruction załatwiają sprawę zbiorczo, a wsparcie AI zapewnia lepsza jakość rekonstrukcji, stabilność temporalną oraz oczywiście łączą się spójnie z upscalingiem (który przecież też rekonstruuje obraz w innych płaszczyznach). To znaczy - aktualnie się łączą, bo nie zawsze tak było.

Ups! NVIDIA naprawiła istotną kwestię zgodności Ray Reconstruction

Nie jest to wiedza powszechnie znana, ale początkowo technologia Ray Reconstruction nie była kompatybilna z nowymi (i najbardziej zaawansowanymi) modelami DLSS, czyli M (Wydajność) i L (Ultra Wydajność). Mogliśmy korzystać albo z jednego, albo z drugiego. Na szczęście to już przeszłość - wprowadzono odpowiednie poprawki (Transformer drugiej generacji) i obie technologie mogą bez problemu współpracować.

Czy można już korzystać z najnowszej wersji Ray Reconstruction (DLSS 4.5 - model F)?

Tak, ale w NVIDIA App trzeba włączyć w ustawieniach dostęp do funkcji beta. Oficjalna premiera nastąpi we wrześniu. Również najnowsza wersja DLSS Swappera umożliwia wymuszenie modelu F.

"Rekonstrukcja" i "regeneracja" promieni zostanie z nami na dłużej

Droga w kierunku ray tracingu hybrydowego i w końcu path tracingu w grach po prostu wymusiła stosowanie zaawansowanych denoiserów opartych na AI jak NVIDIA Ray Reconstruction i AMD Ray Regeneration. Rozwój denoiserów w grach łatwiej prześledzić na przykładzie rozwiązania NVIDII i kolejne aktualizacje przynosiły głównie poprawę jakości, natomiast wzrost wydajności przy nowych wersjach jest (w zależności od gry) minimalny, bądź wręcz żaden. Oczywiście samo włączenie do akcji Ray Reconstruction może przynieść spory wzrost wydajności przy włączonym ray tracingu, ale… wcale nie musi - wszystko zależy od konkretnej gry.

Wprowadzenie ray tracingu i path tracingu w grach nie każdemu się podoba, bo jakość obrazu zmienia się często bardzo subtelnie, natomiast spadek wydajności jest wręcz olbrzymi. Tym niemniej wydaje się, że jest to ścieżka z której nie ma już odwrotu i należy się spodziewać coraz większej liczby gier, które działają wyłącznie z aktywnym ray tracingiem i nie można go wyłączyć, a mowa choćby o takich tytułach jak Doom: Dark Ages, czy też Indiana Jones i Wielki Krąg.